Hangisi önce geldi: Kara delikler mi galaksiler mi?

James Webb Uzay Teleskobu verilerinin yeni bir analizi, kara deliklerin yalnızca zamanın başlangıcında var olmadığını, aynı zamanda yeni yıldızlar ve aşırı yüklü galaksi oluşumu doğurduklarını öne sürüyor.

Bu içgörüler, kara deliklerin kozmosu nasıl şekillendirdiğine dair teorileri alt üst ediyor ve kara deliklerin ilk yıldızlar ve galaksilerin ortaya çıkmasından sonra oluşturdukları klasik anlayışa meydan okuyor. Bunun yerine kara delikler, evrenin 13,8 milyar yıllık tarihi içinde kısacık bir dönem olan ilk 50 milyon yıl boyunca yeni yıldızların doğuşunu önemli ölçüde hızlandırmış olabilir.

“Bu canavar kara deliklerin Samanyolu yakınındaki galaksilerin merkezinde var olduğunu biliyoruz, ancak şimdiki büyük sürpriz onların evrenin başlangıcında da mevcut olmaları ve neredeyse erken galaksilerin yapı taşları veya tohumları gibi olmalarıdır” dedi. Johns Hopkins Üniversitesi Fizik ve Astronomi Bölümü’nde ve Paris, Sorbonne Üniversitesi Astrofizik Enstitüsü’nde profesör olan baş yazar Joseph Silk. “Yıldız oluşumunun dev yükselticileri gibi her şeyi gerçekten güçlendirdiler; bu, daha önce mümkün olduğunu düşündüğümüz şeyin tam bir tersine dönüşüydü; öyle ki bu, galaksilerin nasıl oluştuğuna dair anlayışımızı tamamen sarsabilir.”

Çalışma dergide yeni yayınlandı. Astrofizik Günlük Mektupları.

Silk, Webb teleskopu aracılığıyla gözlemlenen, erken evrenden gelen uzak galaksilerin, bilim adamlarının öngördüğünden çok daha parlak göründüğünü ve alışılmadık derecede yüksek sayıda genç yıldız ve süper kütleli kara delikleri ortaya çıkardığını söyledi.

Geleneksel inanış, süper kütleli yıldızların çöküşünden sonra kara deliklerin oluştuğunu ve ilk yıldızların karanlık erken evreni aydınlatmasından sonra galaksilerin oluştuğunu savunur. Ancak Silk’in ekibinin yaptığı analiz, kara deliklerin ve galaksilerin bir arada var olduğunu ve ilk 100 milyon yıl boyunca birbirlerinin kaderini etkilediğini öne sürüyor. İpek, evrenin tüm tarihinin 12 aylık bir takvim olsaydı, bu yılların Ocak ayının ilk günleri gibi olacağını söyledi.

Silk, “Kara delik çıkışının gaz bulutlarını ezerek onları yıldızlara dönüştürdüğünü ve yıldız oluşum hızını büyük ölçüde hızlandırdığını savunuyoruz” dedi. “Aksi takdirde, bu parlak galaksilerin nereden geldiğini anlamak çok zor çünkü bunlar erken evrende genellikle daha küçükler. Neden bu kadar hızlı yıldız oluştursunlar ki?”

Kara delikler, yerçekiminin o kadar güçlü olduğu, hiçbir şeyin, hatta ışığın bile çekimden kaçamadığı uzay bölgeleridir. Silk, bu kuvvet nedeniyle şiddetli fırtınalar yaratan, türbülanslı plazmayı fırlatan ve sonuçta muazzam parçacık hızlandırıcıları gibi davranan güçlü manyetik alanlar ürettiklerini söyledi. Bu sürecin, Webb’in dedektörlerinin bilim adamlarının beklediğinden daha fazla kara delik ve parlak galaksiyi tespit etmesinin muhtemel nedeni olduğunu söyledi.

Silk, “Bu şiddetli rüzgarları veya jetleri çok uzakta tam olarak göremiyoruz, ancak bunların mevcut olması gerektiğini biliyoruz çünkü evrenin erken dönemlerinde birçok kara delik görüyoruz” diye açıkladı. “Kara deliklerden gelen bu muazzam rüzgarlar yakındaki gaz bulutlarını eziyor ve onları yıldızlara dönüştürüyor. Bu, ilk galaksilerin neden beklediğimizden çok daha parlak olduğunu açıklayan eksik halka.”

Silk’in ekibi genç evrenin iki evresi olduğunu tahmin ediyor. İlk aşamada kara deliklerden gelen yüksek hızlı akışlar yıldız oluşumunu hızlandırdı, ardından ikinci aşamada ise akışlar yavaşladı. Silk, büyük patlamadan birkaç yüz milyon yıl sonra, süper kütleli kara delik manyetik fırtınaları nedeniyle gaz bulutlarının çöktüğünü ve milyarlarca yıl sonra normal galaksilerde gözlemlenenden çok daha yüksek bir hızda yeni yıldızların doğduğunu söyledi. Yıldızların oluşumu yavaşladı çünkü bu güçlü akışlar enerji tasarrufu durumuna geçti ve galaksilerde yıldız oluşturmak için mevcut gaz azaldı.

Silk, “Başlangıçta galaksilerin dev bir gaz bulutu çöktüğünde oluştuğunu düşünüyorduk” diye açıkladı. “En büyük sürpriz, o bulutun ortasında bir tohumun (büyük bir kara delik) olmasıydı ve bu, o bulutun iç kısmının, beklediğimizden çok daha büyük bir hızla yıldızlara dönüşmesine yardımcı oldu. Ve böylece ilk galaksiler inanılmaz derecede parlaklar.”

Ekip, erken evrendeki yıldızların ve süper kütleli kara deliklerin daha kesin sayımını içeren gelecekteki Webb teleskop gözlemlerinin hesaplamalarının doğrulanmasına yardımcı olmasını bekliyor. Silk, bu gözlemlerin aynı zamanda bilim adamlarının evrenin evrimi hakkında daha fazla ipucu toplamasına yardımcı olacağını umuyor.

“Asıl soru şu; başlangıcımız neydi? Güneş, Samanyolu galaksisindeki 100 milyarda bir yıldızdır ve ortada da devasa bir kara delik vardır. İkisi arasındaki bağlantı nedir?” dedi. “Bir yıl içinde çok daha iyi verilere sahip olacağız ve sorularımızın çoğuna yanıt almaya başlayacağız.”

Yazarlar arasında Johns Hopkins’ten Colin Norman ve Rosemary FG Wyse; Colorado Üniversitesi ve Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü’nden Mitchell C. Begelman; ve İsrail Teknoloji Enstitüsü’nden Adi Nusser.